随着核电的发展,核临界安全问题变得越来越突出。燃耗信任制技术越来越多的应用到核临界安全分析中,这使乏燃料的贮存、运输和后处理的能力大大提高,燃料循环后段的经济性显著提高。开展乏燃料的临界实验非常重要,在建造乏燃料临界实验装置之前需要对其进行大量的详细的临界计算。 本文参考燃耗信任制技术的燃耗分析方法,选取了关键的反应堆运行参数(可溶硼浓度,慢化剂密度,燃料芯块温度和控制棒的操作)。利用SCALE4.3程序包进行计算,根据其结果对各个参数进行了敏感性分析,确定了其变化范围。在对燃料的运行历史进行适当的整理和简化的基础上,以秦山一期核电厂初始富集度为3.0%的乏燃料的运行参数进行了乏燃料成分的计算。在计算乏燃料成分时,只考虑了各个反应堆运行参数对乏燃料成分的简单叠加,没有考虑各个参数间的耦合效应。 在调研国内外的临界实验装置的基础上,根据一定的设计原则,依据核燃料的现有条件,利用上一步计算得到的乏燃料成分,使用CASMO3+MCNP4C程序组合,通过大量的临界计算确定了乏燃料临界实验装置的堆芯几何布置。并计算了该布置的水位系数,控制棒价值等参数。计算结果表明,该装置的堆芯布置满足临界和控制要求,能够满足乏燃料临界实验的需求。 本文利用SCALE4.3+KENO5程序组合对一部分临界计算结果进行了校核,其结果与CASMO3+MCNP4C程序组合的结果相一致。 本文给出了乏燃料临界实验装置的堆芯布置,并进行了堆芯临界计算工作,但对于临界装置的堆芯设计来说还有大量的工作要做。本文为以后建造乏燃料临界实验装置,开展燃耗信任制技术的综合研究打下了基础。